Квантовый скачок в термоядерном синтезе: Впервые исследователям удалось произвести больше энергии, чем было затрачено на запуск реакции

Исследователи в США преодолели ключевой барьер в претворении термоядерных реакторов в реальность. В статье, опубликованной в журнале NATURE, учёные показали, что в настоящее время они могут производить больше энергии, чем затратили на воспламенение топлива, по крайней мере — на экспериментальном уровне. Хотя до практического использования реакции ядерного синтеза в качестве источника чистой энергии ещё далеко, последняя разработка является важным шагом на пути к этой цели.

Ядерный синтез представляет собой процесс, который идёт на Солнце и в миллиардах других звёзд во Вселенной. В процессе слияния мелких атомов в более крупные, выделяется огромное количество энергии. Для достижения этой цели на Земле, учёные должны создать условия, аналогичные условиям в центре Солнца, которые включают в себя создание сверхвысоких давлений и температур.

Есть два пути достижения этой цели: один использует лазеры и называется импульсным удержанием реакции (ИУР), другой использует магниты и называется магнитным термоядерным синтезом (МТС). Омар Харрикейн и его коллеги из Ливерморской национальной лаборатории выбрали ИУР, с помощью 192 высокоэнергетических лазеров на установке National Ignition в США, которая была разработана специально для проведения термоядерных исследований.

Проведение реакции синтеза на установке занимает недели подготовки. Но реакция завершается в одно мгновение (150 пикосекунд — это меньше, чем одна миллиардная доля секунды). В этот момент в ядре реакции, давление становится в 150 000 000 000 раз выше атмосферного. Плотность и температура созданной плазмы почти в три раза больше, чем в центре Солнца.

Наиболее важной частью эксперимента является топливная капсула. Она изготовлена из полимера и имеет примерно 2 мм в диаметре. Её внутренняя сторона покрыта изотопами водорода: дейтерием и тритием, охлаждёнными до твёрдого состояния.

Эта капсула находится внутри золотого цилиндра, и когда 192 лазера одновременно обстреливают этот контейнер, он излучает рентгеновские лучи, которые нагревают содержимое капсулы и сжимают его в 35 раз, вызывая реакцию синтеза.

Это экспериментальное достижение, в практическом же отношении следует отметить строящийся в настоящее время во Франции реактор ITER , который может стать первым промышленным темроядерным реактором.